public class BM12V2 {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     *
     * @param head ListNode类 the head node
     * @return ListNode类
     */


    /*
    * 使用归并排序的实现，时间复杂度为 O(nlogn)，空间复杂度为 O(1)（不考虑递归调用栈）：
    *Split the list into two halves: 使用快慢指针方法找到链表的中点，将链表分成两个部分。
     Sort each half: 递归地对每一部分进行排序。
     Merge the sorted halves: 合并两个排序好的链表。

     这种方法利用了归并排序的思想，既保证了时间复杂度为 O(nlogn)，又避免了过多的空间开销。
    * */

    public class ListNode {
        int val;
        ListNode next = null;

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    private ListNode merge(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        ListNode tail = dummy;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                tail.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                tail.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            tail = tail.next;
        }
        if (l1 != null) {
            tail.next = l1;
        } else {
            tail.next = l2;
        }
        return dummy.next;
    }

    public ListNode sortInList (ListNode head) {
        // write code here
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }

        // Step 1: Split the list into two halves
        ListNode slow = head, fast = head, prev = null;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            prev = slow;
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        prev.next = null; // Split the list into two parts

        // Step 2: Sort each half
        ListNode l1 = sortInList(head);
        ListNode l2 = sortInList(slow);

        // Step 3: Merge the sorted halves
        return merge(l1, l2);
    }
}
